《汽车电气系统》PPT课件.ppt

4 汽车电气系统,4.1 电气系统组成4.2 汽车电气设备特点4.3 汽车电子控制与传感器4.4 汽车电子控制技术应用,2,发动机,电气系统,车身部分,底盘部分,3,用电设备,供电设备,电气系统,4.1 汽车电气设备的组成,分为三大部分：,电源,用电设备,全车线路配电装置,蓄电池、发电机及调节器,起动系、点火系、照明系、信号装置、仪表及警报装置、辅助电器、电子控制系统等,中央接线盒、保险装置、继电器、电线束及插接件、电路开关等,4.1.1 汽车电气设备的组成,1.电源系统 6.仪表系统2.起动系统 7.辅助电器系统3.点火系统 8.电子控制系统4.照明系统 9.汽车ABS系统5.信号系统,包括蓄电池、发电机、调节器。蓄电池为可逆的直流电源。在汽车上使用最广泛的是起动用铅蓄电池，它与发电机并联，向用电设备供电。蓄电池的作用是：当发动机启动时，向启动机和点火系供电；在启动机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电；当用电设备同时接入较多，发电机超载时，协助发电机供电；当蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，它可将发电机的电能转变成化学能储存起来。,4.1.2 电源系统,1、蓄电池,铅酸蓄电池,镍碱蓄电池,普通,干荷,湿荷,免维护,汽车用蓄电池,电动车蓄电池,（1）蓄电池分类,1）起动时；2）发电机不发电时；3）过载时；4）充电；5）保持系统电压稳定，保护电子元件。,（2）蓄电池的功用,（3）蓄电池的结构,蓄电池的结构,极板、隔板、电解液、外壳,极板由栅架和活性物质组成。正极板：二氧化铅（PbO2）,深棕色 负极板：海绵状纯铅（Pb）,青灰色注意：负极板比正极板多一块。,PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 电解液中：H+OH-H2O SO4 减少 电解液硫酸浓度降低,极板组,极板：由栅架和活性物质组成。,极板有正极板和负极板之分,在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。隔板一面平整，一面有沟槽。沟槽面对着正极板。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。,隔板,蓄电池保养规定,每12个月应将蓄电池从车上拆下，在充电室给予补充充电一次，以延长蓄电池寿命.带电解液存放的蓄电池每12个月补充充电一次，以防止硫化,2.发电机,发电机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。汽车所用的发电机有直流发电机、交流发电机。调节器的作用是使发电机的输出电压保持恒定。,（1）发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。,（2）发电机的分类,汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机。,发电机插图,（3）交流发电机工作原理,交流发电原理整流原理,交流发电机发电原理图,交流发电原理,1.在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁场）2.磁场外有一个定子绕组,绕组有3组线圈(3相绕组)，绕组彼此相隔120度3.当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。,（4）交流发电机的结构,交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。JF132型交流发电机组件图。,交流发电机的结构,4.1.3 启动系统,包括串励式直流电动机、传动机构、控制装置。其作用是用于启动发动机。起动机是用来起动发动机的，它主要由电机部分、传动机构（或称啮合机构）和起动开关三部分组成。,起动系主要由起动机、起动继电器、起动开关、起动保护装置，起动预热装置组成，其主要任务是起动发动机；,行星齿轮式减速起动机,一、起动系作用二、起动系的组成三、起动机的结构四、起动机的分类,起动系,一、起动系作用,起动发动机，使发动机由静止加速到一定转速，达到自动运行状态（汽油机一般为5070转/分)。,二、起动系的组成,起动系是由蓄电池、起动机、起动开关（点火开关）、继电器等组成。,直流电动机产生电磁转矩传动机构将转矩传给发动机电磁开关控制电动机工作,三、起动机的结构,1、直流电动机、2、传动机构、3、控制装置（电磁开关）,起动机示意图,四、起动机与分类,1、按直流电动机励磁方式分类：,电磁式,永磁式,2、按传动机构的方式分类：,强制啮合（同轴、齿轮移动）式,减速式,依维柯起动机,捷达起动机,4.1.4 点火系统,包括点火开关、点火线圈、分电器总成、火花塞等，其作用是产生高压电火花，点燃汽油机发动机气缸内的混合气。点火装置按电能的来源不同，可分为蓄电池点火和磁电机点火两大类。,点火系主要由分电器、点火线圈、火花塞和高压线组成。其功能是产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。,蓄电池,点火开关,点火线圈,断电配电器,电容器,高压阻尼线,火花塞,1、点火系的功用,点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电，并适时送到点火缸火花塞，击穿火花塞间隙，点燃混合气，使发动机做功。,2、点火系的种类,3、发动机对点火系的要求,1）能产生足以击穿火花塞间隙的电压（810kV）2）火花应具有一定的能量（5080mJ）3）点火时间应适应发动机的工况（最佳点火时间）,1.组成,点火开关：作用是控制电路通电。,电源：作用是供给电能,点火线圈：作用是将12V低压电变为1525KV高压电。,分电器：作用是适时控制初级电路通断，按顺序分配火花到各缸,火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。,附加电阻：作用是改善点火性能和起动性能,一、传统点火系,二、无触点电子点火系统的类型,1）磁感应式无触点电子点火系统；2）霍尔式无触点电子点火系统；3）光电式无触点电子点火系统；4）电磁振荡式无触点电子点火系统。,2.无触点电子点火系的组成,点火开关：作用是控制电路通电。,电源：作用是供给电能,点火线圈：作用是将12V低压电变为1525KV高压电。,点火器：作用是控制初级电路通断,分电器：提供点火信号；按顺序分配火花到各缸；按发动机工况改变点火时间,火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。,传统点火系和电子点火系的比较,1、电子点火系中由点火控制器初级电路通断、传统点火系没有点火器；2、电子点火系的分电器和传统点火系的分电器机构不同；3、电子点火系点火能量高，性能好。,4.1.5 照明系统,包括汽车内、外各种照明灯及其控制装置。用来保证夜间行车安全。主要有前照灯、雾灯、尾灯、制动灯、棚灯、电喇叭、转向灯闪光器等。,照明信号系统,头灯（前照灯）（Head Lamp）雾灯（Fog Lamp）倒车灯（Back Up Lamp）室内灯（Room Lamp）仪表灯（Meter Lamp）示宽灯（Clearance Lamp）停车灯（Parking Lamp）牌照灯（License Plate Lamp）,指示用,尾灯（Tail Lamp）方向指示灯（Turn Signal Lamp）刹车灯（Brake Lamp）,照明用,警告灯,油压警告灯（Oil Pressure Warning Lamp）充电警告灯（Charge Warning Lamp）油量警告灯（Fuel Level Warning Lamp）远光指示灯（High Beam Indicator）驻车刹车使用灯（Parking Brake Lamp）冷却水温警告灯（Water Temperature Lamp）阻风门使用灯（Chock Lamp）,不同汽车的照明及信号系统是不完全相同的，除了美观、实用外，必须满足两个要求,1、一是保证运行安全；2、二是符合交通法规。,照明系统要求,1前照灯：又称前大灯。（4060W）用途是在夜间行车时，照亮车前的道路和物体，确保行车安全；同时也可发出远光和近光交替变换的灯光信号，以便夜间超车和避免会车时使对方驾驶员眩目。2 后照灯：又叫尾灯。a)安装位置：一律装在汽车尾部。b)后照灯的用途：后照灯的用途是用于夜间照明，它的灯光一般为红色；功率1525W,汽车照明的组成,3.防雾灯：又称雾灯（功率 35W）a)安装位置：它装在前照灯附近或比前照灯稍低的。b)防雾灯的用途：主要是在雾、雪、雨天气行车时照明车前道路。它的扩散角大，配光稳定，灯光颜色为黄色或瑰瑰色。4牌照灯（功率一般为 810w）a)安装位置：它装在汽车后面 b)用途：其用途用以夜间照明车辆牌照。夜间在车后 20m处应能看清牌照标志。故不仅要求亮度好，而且要求光线均匀。根据牌照的大小，也有用两盏灯照明的。5、其他照明灯有：仪表板照明灯、操作开关照明灯、顶灯、阅读灯、踏步灯、门灯、行礼箱灯等。,对前照灯的要求,1）夜间照明(车前100m以远，明亮而均匀）,2）夜间两车相会时，防止驾驶员眩目而肇事,二、前照灯,汽车灯具的种类,按功能可分为照明灯和信号灯两大类；按安装位置可分为外部灯具、内部灯具。,一.外部灯具,外部灯具主要有前照灯、雾灯、牌照灯、制动灯、转向信号灯、示位灯、小灯等。外部灯具一般采用白色，橙黄色和红色。,(一)外部照明灯具,前照灯 也称大灯或头灯。分远光灯、近光灯两种，强制各两个：,前雾灯、后雾灯,前雾灯，有雾地区强制，2个，黄色。,后雾灯，高速公路行车 强制，1个，左侧，红色。,倒车灯,照亮警示强制1个或两个一般在右面，白色。,牌照灯,用以照明汽车后牌照，确保车后20m处可以看清牌照，灯光一般为白色。,（二）外部信号灯具,转向信号灯 发出明暗交替的闪光信号，橙色,危险警告灯 所有转向灯打开，闪烁,制动灯,安装在车尾，踩刹车时发出较强红光。,高位刹车灯,示位灯,又称“示宽灯”、“位置灯”。前（小灯，黄，强制），后（尾灯，红，强制），侧（琥珀色），标志车辆的行位。,示廓灯,俗称“角灯”，车高3.0m以上都要装，标志车辆轮廓。,驻车灯,跟刹车灯不同，是车的四个小灯，分布在四个角，在夜间驻车时打开。要求从车前，车尾150m远处能确认灯光信号。前灯为白色，后灯为红色。,警示灯,用来标示车辆特殊类型，一般装在车顶。红蓝白三色。,二.内部灯具,图6-2 内部照明灯,4.1.6 信号系统,包括喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种行车信号标识灯。用来保证车辆运行时的人车安全。,4.1.7 仪表系统,包括各种电气仪表，如电流表、充电指示灯或电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速及里程表、发动机转速表等。用来显示发动机和汽车行驶中有相关装置的工作状况。,仪表主要有燃油表、机油压力表、水温表、车速表等；其主要功能是监测发动机的工作状况或车辆的运行状况。,燃油表,水温表,车速表,发动机速度表,ABS指示灯,该指示灯用来显示ABS工作状况。当打开钥匙门，车辆自检时，ABS灯会点亮数秒，随后熄灭。如果未闪亮或者启动后仍不熄灭，表明ABS出现故障。,EPC指示灯,常见于大众品牌车型中。打开钥匙门，车辆开始自检时，EPC灯会点亮数秒，随后熄灭。如车辆启动后仍不熄灭，说明车辆机械与电子系统出现故障。,超速挡指示灯,该指示灯用来显示自动档的O/D挡(Over-Drive)超速挡的工作状态，当O/D挡指示灯闪亮，说明O/D挡已锁止。此时加速能力获得提升，但会增加油耗。,安全带指示灯,该指示灯用来显示安全带是否处于锁止状态，当该灯点亮时，说明安全带没有及时的扣紧。有些车型会有相应的提示音。当安全带被及时扣紧后，该指示灯自动熄灭。,电瓶指示灯,该指示灯用来显示电瓶使用状态。打开钥匙门，车辆开始自检时，该指示灯点亮。启动后自动熄灭。如果启动后电瓶指示灯常亮，说明该电瓶出现了使用问题，需要更换。,电瓶指示灯,机油指示灯,该指示灯用来显示发动机内机油的压力状况。打开钥匙门，车辆开始自检时，指示灯点亮，启动后熄灭。该指示灯常亮，说明该车发动机机油压力低于规定标准，需要维修。,油量指示灯,该指示灯用来显示车辆内储油量的多少，当钥匙门打开，车辆进行自检时，该油亮指示灯会短时间点亮，随后熄灭。如启动后该指示灯点亮，则说明车内油量已不足。,车门指示灯,该指示灯用来显示车辆各车门状况，任意车门未关上，或者未关好，该指示灯都有点亮相应的车门指示灯，提示车主车门未关好，当车门关闭或关好时，相应车门指示灯熄灭。,气囊指示灯,该指示灯用来显示安全气囊的工作状态，当打开钥匙门，车辆开始自检时，该指示灯自动点亮数秒后熄灭，如果常亮，则安全气囊出现故障。,刹车盘指示灯,该指示灯是用来显示车辆刹车盘磨损的状况。一般，该指示灯为熄灭状态，当刹车盘出现故障或磨损过渡时，该灯点亮，修复后熄灭。,手刹指示灯,该指示灯用来显示车辆手刹的状态，平时为熄灭状态。当手刹被拉起后，该指示灯自动点亮。手刹被放下时，该指示灯自动熄灭。有的车型在行驶中未放下手刹会伴随有警告音。,水温指示灯,该指示灯用来显示发动机内冷却液的温度，钥匙门打开，车辆自检时，会点亮数秒，后熄灭。水温指示灯常亮，说明冷却液温度超过规定值，需立刻暂停行驶。水温正常后熄灭。,发动机指示灯,该指示灯用来显示车辆发动机的工作状况，当打开钥匙门时，车辆自检时，该指示灯点亮后自动熄灭，如常亮则说明车辆的发动机出现了机械故障，需要维修。,转向灯指示灯,该指示灯是用来显示车辆转向灯所在的位置。通常为熄灭状态。当车主点亮转向灯时，该指示灯会同时点亮相应方向的转向指示灯，转向灯熄灭后，该指示灯自动熄灭。,远光指示灯,该指示灯是用来显示车辆远光灯的状态。通常的情况下该指示灯为熄灭状态。当车主点亮远光灯时，该指示灯会同时点亮，以提示车主，车辆的远光灯处于开启状态。,玻璃水指示灯,该指示灯是用来显示车辆所装玻璃清洁液的多少，平时为熄灭状态，该指示灯点亮时，说明车辆所装载玻璃清洁液已不足，需添加玻璃清洁液。添加玻璃清洁液后，指示灯熄灭。,雾灯指示灯,该指示灯是用来显示前后雾灯的工作状况，当前后雾灯点亮时，该指示灯相应的标志就会点亮。关闭雾灯后，相应的指示灯熄灭。,示宽指示灯,该指示灯是用来显示车辆示宽灯的工作状态，平时为熄灭状态，当示宽灯打开时，该指示灯随即点亮。当示宽灯关闭或者关闭示宽灯打开大灯时，该指示灯自动熄灭。,内循环指示灯,该指示灯是用来显示车辆空调系统的工作状态，平时为熄灭状态。当点亮内循环按钮，车辆关闭外循环，空调系统进入内循环状态时，该指示灯自动点亮。内循环关闭时熄灭。,VSC指示灯,该指示灯是用来显示车辆VSC(电子车身稳定系统)的工作状态，多出现在日系车上。当该指示灯点亮时，说明VSC系统已被关闭,TCS指示灯该指示灯是用来显示车辆TCS(牵引力控制系统)的工作状态，多出现在日系车上。当该指示灯点亮时，说明TCS系统已被关闭。,4.1.8 辅助电气系统,包括电动刮水器、空调器、低温启动预热装置、收录机、点烟器、玻璃升降器等。,辅助设备一般包括风窗刮水及清洗装置、风窗除霜装置、空调、音响、中控锁、电动窗、电动后视镜等。其主要功能是提高车辆的安全性、舒适性和使用方便性。辅助电器因车型的不同，配置也不一样。,4.1.9 电子控制系统,包括电控燃油喷射装置、电子点火装置、制动防抱死装置、自动变速器等。,（1）电子控制燃油喷射系统（EFI-Electronic Fuel Injection）,发动机舱内进气管道上有“EFI”字样,（2）电控自动变速器（AT-Automatic Transmission）,自动变速器换档操纵控制台,4.2 汽车电气设备的特点,采用直流电 采用低压电源 采用单线制 负极搭铁 两个电源用电设备并联设有保险装置 汽车线路有颜色和编号特征,单线制,就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种用电设备的共用连线，而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入到用电设备后，通过金属车架流回电源负极而形成回路。采用单线制不仅可以节省材料（铜导线），使电路简化，而且便于安装和检修，降低故障率。但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路，采用双线。,负极搭铁,所谓搭铁，就是采用单线制时，将蓄电池的一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上。若蓄电池的负极连接到金属车体上，称为负极搭铁；反之，若蓄电池的正极连接到金属车体上，称为正极搭铁。我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁。目前世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式。,4.2.2 汽车电气设备电路组成,汽车电气系统主要由电源、用电设备和中间装置组成。如图1.1所示是雷克萨斯车刮水器和洗涤器电路。任何电气设备和电控装置要想获得电源供应，中间装置的连接必不可少。常见的连接装置有汽车线束、开关装置、保险装置、继电器、连接端子和连接器等等，这些中间装置的选用和装配直接影响到用电设备的运行状况。,汽车线束,1、汽车电子控制系统基本组成2、汽车传感器3、汽车控制器,4.3 汽车电子控制系统与传感器,1、汽车电控系统组成,传感器,控制器ECU,执行器,2、汽车传感器类型,1.位置（行程和角度）传感器2.转速传感器和 车速传感器3.加速度和震动传感器4.压力传感器5.力和转矩传感器6.空气流量计7.气体传感器和浓度传感器8.温度传感器9.亮度传感器10.噪音传感器,汽车用传感器基本原理,105,汽车上的各种传感器,3、汽车控制器,ECU-Electronic Control Unit,107,提高操作稳定性与安全性的电子控制系统,A B SE B DA S RE S PB A,电气系统主动安全,4.4 汽车电子控制系统应用,108,气囊与安全带的电子控制系统,电气系统被动安全,安全气囊(SRS),109,电气系统电子控制悬架,110,车身与附件电子技术的广泛应用极大的提高了驾乘的舒适性与方便性,电气系统娱乐信息,111,发动机的电子控制系统,CANBUS总线技术,电气系统,发动机电子控制技术,EFI-Electrionic Fuel Injection电控燃油喷射ESA-Electrionic Spark Advance电控点火装置EGR-Exhaust Gas Recirculation废气再循环控制ISC-Idle Speed Control怠速控制VVT=Variable Valve Timing连续调节气门正时,113,ABS-Anti-Lock Brake System,防抱死制动系统 4WD-4 Wheel Drive system 四轮驱动系统 ASR-Acceleration Skid control system加速防滑控制系统ABC-Active Body Control 车身主动控制系统，该系统使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确ALS-Automatic Leveling System 自动车身水平系统 DLS-Differential Lock System 差速器锁定系统DSC-Dynamic Stability Control 动态稳定控制系统（DSA-Dynamic Stability Assistant system动态稳定辅助系统,或称 STC-Stability Tracing Control system稳定循迹控制系统）,底盘电子控制技术,114,BAS-Brake Assist System制动辅助系统,此系统与 ABS的配合下,可以使紧急煞车效果提升,并缩短煞车距离 ESP-Electronic Stability Program 电子稳定系统：系统主要在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作，它利用左右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况。,115,EBD-Electronic Brake force Distribution 电控制动力分配：由于大部分轿车刹车时前轮制动力较大，EBD主要是在车辆后部载重负荷较大时发挥作用，为汽车后轮补偿一部分制动力，从而保持制动时车辆的稳定并缩短刹车距离 ETC-Electronic Traction Control 发动机牵引扭矩控制HBA-Hydraulic Brake Assistance 液压制动助力CCS/ACS-Cruise Control System(CCS)巡航控制系统SRS-Supplemental Restraint System安全气囊,116,Hybrid-混合动力：指同时装备两种动力来源热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车AT-Automatic Transmission自动变速器AMT-Automatic Mechanical Transmission电控液力换挡式机械变速器CVT-continuously variable transmission无级变速系统OBD-车载自动诊断系统 TPMS-胎压自动监测系统,